تم اكتشاف موجات الجاذبية للمرة الثانية في التاريخ - TECHCRUNCH - تصريحات صحفيه - 2019

Anonim

للمرة الثانية في التاريخ ، اكتشف العلماء مباشرة موجات الجاذبية. ومثل هذا ، هناك حقبة جديدة من علم الفلك جارية.

ومثل موجة الجاذبية الأولى المكتشفة ، يعتقد العلماء أن الإشارة قد تم إنشاؤها بواسطة اصطدام اثنين من الثقوب السوداء ، وإن كان نظام ثقب أسود ثنائي مختلف تمامًا عن الأول.

تم الكشف عن كل من الإشارات في مرصد الجاذبية بالليزر Interferometer (LIGO). يتكون فريق LIGO من باحثين من MIT و Caltech الذين قادوا التصميم والبناء والعمل معًا لتشغيل المرفق.

بعد استبعاد أي مصدر محتمل آخر للكشف عن تموج ، قرر فريق LIGO أن الموجة مطابقة لسيناريو واحد بين بنك من مئات الآلاف من إمكانيات الإمالة المعروفة: تصادم اثنين من الثقوب السوداء تصادم عند نصف سرعة الضوء ، 1.4 مليار سنة ضوئية

"كان الحدث الأول جميلاً لدرجة أننا لم نكن لنصدقه تقريبًا. الآن ، حقيقة وجود موجة جاذبية أخرى تثبت أننا بالفعل نلاحظ مجموعة من الثقوب السوداء الثنائية في الكون. نحن نعلم أننا سنرى الكثير من هذه الأمور بشكل كافي لإخراج العلوم المثيرة للاهتمام منها ”. سالفاتور فيتالي ، عالم أبحاث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو فريق LIGO

موجات الجاذبية هي تموجات في نسيج الفضاء والوقت في جميع أنحاء الكون ونظري من قبل ألبرت أينشتاين منذ أكثر من 100 عام. إنها ناجمة عن أحداث كارثية متطرفة تحدث في الفضاء الخارجي - مثلما تصادم فتحتان أسودان في بعضهما البعض.

رسم توضيحي للثقوب السوداء المدمجة / الصورة مجاملة من LIGO / Caltech

إن الكشف المباشر عن موجات الجاذبية هو صفقة ضخمة ، لأن العلماء بذلك يؤكدون نظرية أينشتاين للنسبية العامة.

مع النسبية العامة ، شرح أينشتاين مفهوم الجاذبية بطريقة جديدة تماما. لقد وضع نظرية مفادها أن الأجسام الضخمة في الكون تشوه نسيج الزمكان ، الذي يشعر به الجاذبية.

يمكننا أن نفكر في الكون على شكل ورقة عملاقة من المطاط ، على غرار الترامبولين الكبير. إذا وضعت جسمًا ضخمًا على الترامبولين في الكون ، فسيؤدي ذلك إلى تشويه المنطقة المجاورة حوله ، مما يؤدي إلى "جذب" الأجسام القريبة نحوها. الأجسام الأكثر ضخامة ستخلق تشوهات أكبر.

هذا هو السبب في أن الأجسام الأكبر والأكثر ضخامة في الكون تحصد قوة جذب أكبر.

أجاب تفسير أينشتاين للجاذبية على الأسئلة التي لا تستطيع نسخة نيوتن من الجاذبية.

وصف نيوتن الجاذبية كقوة ثابتة وآنية حيث يكون للكثير من الأجسام الهائلة سحب أقوى من الأجسام الأقل كثافة.

كان مفهوما ساعد في شرح أعمال الكون الداخلية. لكن كان هناك مشكلة واحدة. عندما يتعلق الأمر بكيفية وجود هذه القوة بالضبط أو كيف تم نقل هذه القوة بالضبط من كائن إلى آخر ، لم يكن لدى نيوتن جواب.

لقد أوضحت نظرية آينشتاين بشكل أفضل ملاحظات العلماء للكون ، لذلك أصبحت النظرية السائدة عن الجاذبية.

وإذا كانت الجاذبية موجودة في طريقة تنظير أينشتاين ، فيجب أن تكون موجات الجاذبية موجودة وأن تكون قادرة على اكتشافها. من الناحية الفنية ، يمكن لأي كائن أن يخلق موجات ثقالية ، لكن الأجسام الهائلة للغاية والأحداث المتطرفة يمكن أن تخلق موجات كبيرة بما يكفي لكي نقيسها.

حتى وقت قريب ، كان العلماء يفتقرون إلى الأدوات اللازمة للكشف عن هذه التموجات من خلال الكون. كل ذلك تغير مع إنشاء LIGO.

LIGO by the numbers / Infographic gratesy of Adrian Apodaca and National Science Foundation

LIGO هو مرفق ضخم استغرق أكثر من 570 مليون دولار و 40 عامًا لتصميمه وتطويره. حتى الآن ، يعد هذا أكبر استثمار علمي أجرته مؤسسة العلوم الوطنية.

الفكرة واضحة بانصاف. يجب أن تمتد الموجات الجاذبية في اتجاه واحد وضغط الفضاء في الآخر. إذا تمكن العلماء من العثور على طريقة دقيقة للغاية وحساسة لقياس المساحة في طائرة XY على الأرض ، يمكنهم اكتشاف موجة جاذبية مباشرة.

تمديد الزمكان عن طريق موجة جاذبية / صورة من ويكيميكون

اتضح أن LIGO كانت أداة دقيقة للغاية وحساسة.

مرفق له موقعين رئيسيين: واحد في ولاية لويزيانا والآخر في واشنطن. كل منشأة لها نفق على شكل حرف L بطول 4 كيلو متر (2.5 ميل) متعامدة مع بعضها البعض.

يتم بث نبض أشعة الليزر في الأرجل العمودية ، ثم يقوم علماء LIGO بقياس الوقت الذي يستغرقه وصول شعاع الليزر إلى أحد نهايتي ساق النفق والعودة إلى نقطة البداية.

منشأة ليجو في هانفورد ، واشنطن

لأننا نعرف سرعة الضوء ، يمكن أخذ قياس دقيق لكل طول ساق النفق. باستخدام هذه المعلومات ، يمكن للعلماء تحديد ما إذا كان الفضاء مضغوطًا أو تمدده في أي اتجاه.

باستخدام هذه الاستراتيجية ، جعلت LIGO التاريخ مع أول كشف مباشر لموجات الجاذبية في فبراير من هذا العام. استطاعت المنشأة الكشف عن امتداد لحجم جزء من قطر البروتون في أرجل LIGO.

بعد الإعلان عن النتائج التي توصل إليها ، قال المدير التنفيذي لمختبر ليجو ديفيد ريتز: "هذه كانت لقطة علمية للقمر. وفعلنا ذلك - هبطنا على القمر.

الآن ، اكتشف نفس الفريق موجة جاذبية ثانية منفصلة تمامًا ، مما أدى إلى شد أرجل LIGO بمقدار أقل من الموجة الأولى.

يسمح LIGO للعلماء بمشاهدة الكون من خلال عدسة جديدة تمامًا. من خلال دراسة موجات الجاذبية ، يمكن للباحثين معرفة المزيد عن تواتر الثقوب السوداء وكيفية دمجها.

مع LIGO ، فتح العلماء حقبة جديدة تمامًا من علم الفلك.

"كما يمكنك أن تتخيل ، بالنسبة لمعظمنا ، كان لهذه الاكتشافات تأثير قوي جدًا على حياتنا ، لأننا كنا ننتظر هذا لفترة طويلة جدًا. لقد كانت تجربة رائعة ، في الأشهر القليلة الماضية. ”ليزا بارسوتي ، عالمة أبحاث رئيسية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو فريق LIGO